Специализированные прогнозы погоды и прогнозы возникновения метеорологических ОЯ составляются в отделе ОНХ Пензенского  ЦГМС на основании детального анализа аэросиноптических материалов и информации, получаемой с сети станций и постов и метеорологических спутников. Сеть Пензенского ЦГМС каждые 3 часа проводит наблюдения на метеоплощадках, и полученные данные о фактической погоде передают в адрес Пензенского  ЦГМС. На следующем этапе полученная информация высылается в Москву, которая является одним из центров сбора и распространения гидрометинформации. Таким образом, в своем распоряжении синоптик имеет карты фактической погоды не только на территории Пензенской области и соседних с ней областей, но и всего мира.

     В последние годы были реализован ряд важных перспективных разработок по моделям и технологиям прогнозов и режимных расчетов, технологиям сбора, обработки и хранения информации, приняты решения по развитию средств связи и вычислительной техники.

    10 сентября 2008 года вступил в силу Контракт, предусматривающий техническое перевооружение всей наземной метеорологической наблюдательной сети Росгидромета. Конкурс проводился Фондом "Бюро экономического анализа" при поддержке Международного Банка Реконструкции и Развития. Проект включает поставку оборудования для более 1900 объектов наблюдательной сети и проведение работ на 240 площадках, расположенных на всей территории РФ. Подобные проекты в таком масштабе в России ранее никогда не проводились. Стоимость проекта составляет несколько десятков миллионов долларов США.

    На эрологической станции будет установлен новый аэролокатор МАРЛ, который позволит получать информацию о состоянии атмосферы до больших высот.

   Один из разделов метеорологии – агрометеорология, наука, изучающая влияние метеорологических условий на рост и развитие растений. Регулярные агрометеонаблюдения в Пензенской области  начали проводить в послевоенные годы.  В настоящее время агрометеорологические наблюдения на сети Пензенского  ЦГМС проводит на 8-ми метеостанциях и 5-ти агрометеопостах, ведётся анализ влияния погодных условий на рост, развитие  и перезимовку озимых культур.

    В системе Пензенской гидрометслужбы работают 16 агрометеорологов, которые проводят наблюдения за состоянием и развитием сельскохозяйственных культур на территории области. Из них три специалиста с высшим специальным образованием, другие со средним специальным образованием и опытом работы более 10 лет. На данный период накоплен большой многолетний материал по агроклиматическим ресурсам Пензенской области.

     Работа в отделе гидрологии ведётся по нескольким направлениям:

    Прогнозы и расчёты проводятся на основе результатов наблюдений на  гидрологических постах. В настоящее время на реках Пензенской области действует 11 гидрологических постов, где ведутся наблюдения за режимом рек:

  За 70-ти летний период в Пензенским ЦГМС накоплен большой объём гидрологической информации.

    Ученые и специалисты в области медицины все чаще осознают критическую взаимосвязь между погодой, климатом, составом воздуха, которым мы дышим и их воздействием на здоровье человека. На протяжении многих веков людям удавалось достаточно хорошо адаптироваться к воздействию погодных условий и климата посредством внесения необходимых изменений в свое жилье, производство продовольствия, энергоснабжение и образ жизни, обеспечивая гармонию с условиями климата и окружающей среды. Тем не менее, за последние десятилетия рост населения, увеличение потребления энергии и промышленное развитие вносили свой вклад в выброс газов и частиц, которые могут оказывать и оказывают воздействие на здоровье человека. Загрязнение атмосферного воздуха, особенно в приземном слое, влияет на устойчивое развитие экосистем.

   Комплексная лаборатория мониторинга загрязнения окружающей среды (КЛМС) является структурным подразделением Пензенского ЦГМС и организует свою работу в соответствии с общегосударственной программой наблюдений за загрязнением окружающей среды, ведомственным заказом, планами работ,  договорами со сторонними организациями.

    Основными задачами КЛМС являются:

  В лаборатории мониторинга загрязнения окружающей среды (КЛМС) Пензенского ЦГМС ежемесячно выпускается «Обзор по результатам систематических наблюдений на территории  Пензенской области», который включает:

Комплексная лаборатория мониторинга загрязнения окружающей среды аккредитована на техническую компетентность и зарегистрирована в Государственном реестре под № РОСС RU 0001.512938 от 11 апреля 2005 года.